Es ist an der Zeit, sich ernsthafter mit dem Einsatz von Geoengineering zum Schutz der Eisflächen unseres Planeten auseinanderzusetzen, meinen Wissenschaftler, die einen neuen Bericht zu diesem Thema veröffentlicht haben. Gletscher-Geoengineering ist ein aufstrebendes Forschungsgebiet, das Hoffnung für die schwindenden Gletscher und Eisflächen unserer Erde bietet.
Gletscher und Eisflächen werden zusammen als Kryosphäre bezeichnet. Die Kryosphäre spielt eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf. Sie sind riesige Wasserreservoirs, die ihr Wasser bei steigenden Temperaturen in Flüsse, Seen und Ozeane abgeben. Sie bedecken etwa 10 % der Landoberfläche der Erde und versorgen etwa 2 Milliarden Menschen mit landwirtschaftlichem Wasser.
Wenn die Gletscher und Eisflächen der Erde nicht geschützt werden, hat das eine schlimme Konsequenz: den globalen Meeresspiegelanstieg. Der IPCC (International Panel on Climate Change) nimmt kein Blatt vor den Mund, wenn es um das Abschmelzen der Eisflächen und Gletscher unseres Planeten geht. In ihrer Sonderbericht über Ozean und Kryosphäre in einem sich wandelnden KlimaIn einer 2019 veröffentlichten Studie erklärte der IPCC, dass der globale mittlere Meeresspiegel bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wahrscheinlich um 0,29 bis 1,1 Meter ansteigen werde.
Diese Schätzungen mögen zwar eher konservativ sein, doch sie bringen immer noch eine große Zahl von Menschen in kleinen Inselstaaten und Küstenstädten mitten ins Fadenkreuz der sich anbahnenden Katastrophe durch das Schmelzen der Kryosphäre.
Ein Team aus fünf Wissenschaftlern hat eine neue weißes Papier zum Thema Gletscher-Geoengineering: „Glacial Climate Intervention: A Research Vision“. Darin argumentieren sie, dass sich die glaziologische Forschung auf die Erhaltung der Eisflächen konzentrieren sollte, um den Anstieg des Meeresspiegels zu verlangsamen oder zu verhindern. Sie schreiben, dass wir feststellen müssen, „ob technische Eingriffe in kritischen Eisflächenregionen den Anstieg des Meeresspiegels verringern können.“
In ihrem Artikel konzentrieren sie sich auf Eisflächen und nicht auf Gletscher. Die Gletscher der Welt sind abgelegen, jeder einzelne ist relativ klein und sie sind über die ganze Welt verteilt. Sie sind keine realistischen Ziele für Geoengineering. Im Gegensatz dazu verfügen die Antarktis und Grönland über massive, kontinentgroße Eisflächen, die zugänglich sind und die Hauptquelle des Schmelzwassers sind, das den Meeresspiegel ansteigen lässt.
Die Autoren plädieren nicht für eine bestimmte Geoengineering-Maßnahme. Stattdessen präsentieren sie ihre Vision einer energischen Anstrengung, um zu bestimmen, welche Maßnahmen ergriffen werden sollten oder könnten.
„Jeder Wissenschaftler hofft, dass wir diese Forschung nicht durchführen müssen“, sagte Douglas MacAyeal, Professor für Geophysik an der Universität von Chicago, der seit fast 50 Jahren Gletscher erforscht und Mitautor des Whitepapers ist. „Aber wir wissen auch, dass wir, wenn wir nicht darüber nachdenken, möglicherweise eine Gelegenheit verpassen, der Welt in Zukunft zu helfen.“
Alle großen Eisflächen und Gletschersysteme der Welt unterliegen kritischen Veränderungen. Da ihr Schmelzen immer schneller voranschreitet, werden sie immer mehr Wasser in die Ozeane abgeben. Der globale Meeresspiegel ist seit Ende des 19. Jahrhunderts bereits um etwa 20 bis 23 Zentimeter angestiegen, und dieser Anstieg wird sich nur noch beschleunigen.
Das meiste Wasser wird aus Regionen der Antarktis und Arktis kommen, vor allem aus Grönland und dem antarktischen Eisschild, einem kontinentalen Eisschild, der fast die gesamte Antarktis bedeckt. Könnte eine Begrenzung des Schmelzens in diesen Schlüsselregionen dazu beitragen, den globalen Anstieg des Meeresspiegels zu verlangsamen? Wie könnte dies erreicht werden und welche unerwünschten Auswirkungen hätte dies auf die Ökosysteme? Laut den Autoren des Berichts ist es an der Zeit, diese Fragen ernsthaft und mit nachhaltiger Anstrengung anzugehen.
In den letzten Jahrzehnten haben sich Wissenschaftler auf zwei Fragen zur schmelzenden Kryosphäre konzentriert. Die eine fragt, welche Prozesse den Eisverlust verursachen, der zum globalen Meeresanstieg beiträgt, und die andere fragt, wie der Klimawandel diese Prozesse antreibt oder beeinflusst. Seit Jahrzehnten diskutieren Glaziologen informell darüber, welche Eingriffe möglich sein könnten, um den Meeresanstieg zu verlangsamen.
Für die Autoren dieses Berichts ist es an der Zeit, den nächsten Schritt zu tun und zu fragen, was getan werden kann. „Wir können den Anstieg des Meeresspiegels nicht stoppen, aber wir können ihn vielleicht verlangsamen, während die Menschheit die notwendige Abkehr von kohlenstoffbasierten Energiesystemen vollzieht“, schreiben sie.
Ihr Whitepaper ist um drei Fragen herum aufgebaut:
Das Weißbuch ist ein Forschungsprogramm, das diese Fragen beantworten soll. Es geht über Geoengineering hinaus und befasst sich auch mit „sozialer Akzeptanz und Gerechtigkeit, Regierungsführung, Ethik und der Sinnhaftigkeit jeglicher Forschung zu Gletscherklimaeingriffen“.
Es gibt zwei gängige Ansätze, um das Schmelzen und den globalen Meeresspiegelanstieg zu begrenzen. Einer davon besteht darin, in die Wärmetransportmechanismen des Ozeans einzugreifen, und der andere umfasst basalhydrologische Eingriffe. Basalhydrologie bezieht sich auf die Bedingungen an der Eisbasis. Ein anderer, weniger bekannter Ansatz besteht darin, durch das Abpumpen von Meerwasser einzugreifen.
Das Problem ist äußerst komplex. In der Antarktis zum Beispiel reagieren verschiedene Eisschichten unterschiedlich auf höhere Temperaturen. Sie haben unterschiedliche Strukturen und kommen auf unterschiedliche Weise mit dem Ozean in Kontakt. Einige sind relativ gut vor dem Schmelzen geschützt, während andere weitaus stärker gefährdet sind. Kein einzelnes Mittel wird Erfolg haben.
In manchen Fällen müsste Geoengineering verhindern, dass warmes Wasser die Unterseite der Schelfeise erreicht. Dies könnte durch den Bau von Sedimentwällen auf dem Meeresboden oder durch die Platzierung von faserigen Vorhängen dort erreicht werden. Kälteres Wasser könnte stattdessen zur Unterseite der Schelfe geleitet werden, was das Schmelzen begrenzen und verzögern würde. Dies könnte die Schelfeise auch verdicken und verlängern.
Dies ist ein Beispiel für Eingriffe in den Wärmetransport durch die Ozeane. „Dies würde die Eisdecke stabilisieren und den Zusammenbruch verlangsamen“, erklären die Autoren. Modellstudien zeigen, dass bescheidene Vorhänge, die nur einen Bruchteil der Wassersäule bedecken, einen übergroßen Effekt auf das Schmelzen haben könnten.
Die offensichtliche Frage ist: Was passiert mit dem Ökosystem? Wenn die Umweltzerstörung schwerwiegend wäre, wäre das ein schwieriges Unterfangen.
Eingriffe in die basale Hydrologie zielen auf die Basis der Eisschichten ab, wo diese den Boden berühren. Eisströme sind schnell fließende Ströme, die Eis und Sediment unter einer Eisschicht in den Ozean leiten und zum GSLR beitragen. In der Vergangenheit haben einige von ihnen von selbst aufgehört. Der Kamb-Eisstrom versiegte vor etwa 200 Jahren plötzlich aus natürlichen Gründen.
Könnten wir diese Ursachen mit Geoengineering reproduzieren? „Ein besseres Verständnis dafür, warum der Kamb-Eisstrom von selbst versiegte, wird uns zeigen, ob menschliche Eingriffe dazu führen könnten, dass dies erneut passiert“, schreiben die Autoren.
Die Autoren weisen darauf hin, dass der Kamb-Eisstrom wahrscheinlich langsamer wurde, weil er Wasser verloren hatte. Wasser wirkt als Schmiermittel, das den Strömen ein schnelleres Fließen ermöglicht und so die Schmelze beschleunigt.
Eine Idee besteht darin, ein Lochfeld durch die Eisschichten zu bohren und Wasser aus der basalen Region zu entnehmen. Das würde den Schmiereffekt verringern und die Eisströme verlangsamen. „Diese Löcher könnten genutzt werden, um entweder Wasser oder Wärme aus dem subglazialen System zu entnehmen, möglicherweise mithilfe passiver, nicht angetriebener Thermosiphons“, erklären die Autoren. Eine andere ähnliche Methode würde darin bestehen, Kanäle unter der Eisschicht zu schaffen, durch die Wasser abfließen könnte.
Ein Vorteil dieser Art von Eingriffen in die basale Hydrologie besteht darin, dass die ökologischen Auswirkungen geringer sein könnten.
Es gibt noch eine Handvoll weiterer möglicher Eingriffe, die noch nicht so gut erforscht sind. So könnten beispielsweise Windschutzwände auf der Oberfläche angebracht werden, um die Schneebildung auf der Eisdecke zu fördern. Wir könnten reflektierende Materialien auf der Oberfläche von Eisdecken anbringen, um die Ablation zu verringern. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Kabel und Anker zu verwenden, um das Aufbrechen von Eisdecken zu verhindern. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, im Winter Meerwasser auf die Oberfläche von Eisdecken zu pumpen, um mehr Eis zu erzeugen.
„Es wird 15 bis 30 Jahre dauern, bis wir genug verstehen, um diese Eingriffe empfehlen oder ausschließen zu können“, sagte Co-Autor John Moore, Professor am Arktischen Zentrum der Universität Lappland.
Es gibt viele Ungewissheiten. Die Veränderung des Wasserflusses durch Bermen oder Vorhänge könnte an anderer Stelle unbeabsichtigte Folgen haben, die unseren Geoengineering-Bemühungen entgegenwirken könnten. Eingriffe in die basale Hydrologie könnten dazu führen, dass die Aufsetzlinie, die Stelle, an der unterirdisches Eis auf Gestein trifft, zurückgeht. Das Pumpen von Meerwasser auf die Oberfläche einer Eisdecke könnte bestehende Risse erzeugen oder verschlimmern und so den Zerfall der Decke beschleunigen.
Die Autoren geben zu, wie unsicher das alles ist. „Alle Eingriffe in den Gletscherklimawandel sind wissenschaftlich neu und ihre Wirksamkeit ist noch nicht erwiesen. Es sind technisch und sozial komplexe Projekte mit zahlreichen ungewissen Auswirkungen“, schreiben sie. Um diese Unsicherheiten zu beseitigen, bedarf es koordinierter und engagierter Anstrengungen.
Natürlich gibt es Argumente gegen dieses Vorhaben.
Diese Art von Forschung könnte letztlich andere Forschungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen entmutigen. Für die Autoren hat die Reduzierung der Emissionen jedoch immer oberste Priorität. „Wir können nicht oft genug sagen, dass dies die erste Priorität ist“, sagte Moore.
Manche meinen, dies könne zu einer übermäßigen Abhängigkeit von technischen Lösungen führen. Andere argumentieren, es könne zu vielen unbeabsichtigten und negativen Reaktionen kommen.
Es könnte auch ein moralisches Risiko geben, wenn die Handlungen einer Generation die nächste gefährden. Das ist bereits bei den Treibhausgasemissionen der Fall. Ein weiteres Argument gegen Geoengineering ist, dass es die Industrienationen sein werden, die es betreiben, und dass sie den Aufwand für ihre eigenen gewünschten Ergebnisse optimieren könnten, die ihnen ungleichmäßig zugute kommen. Ein weiteres Argument ist, dass es nur wenige Wissenschaftler gibt und dass wertvolle Perspektiven verloren gehen könnten, wenn sie die einzigen sind, die über dieses Thema diskutieren.
Letztlich fordern die Autoren eine intensive Debatte über alle Aspekte des Themas, nicht nur über die technischen Methoden selbst. „Wir brauchen eine intensive öffentliche Debatte über mögliche Vorteile und Schäden, die auf Forschungsergebnissen basiert, die Beweise für diese Bedenken liefern“, schreiben sie. „Wir müssen wissen und diskutieren, wie sich solche Eingriffe auf die Menschen auf der ganzen Welt, auf natürliche Systeme, auf die Wahrnehmung von „Natur“ und auf den Druck zur Reduzierung des menschengemachten Klimawandels auswirken.“
Sie sagen, dass das Hauptanliegen darin bestehe, so viele Interessenvertreter wie möglich in die Diskussion und Forschung einzubinden.
Unsere CO2-Emissionen steigen immer noch. Die Rate ist in verschiedenen Ländern und Volkswirtschaften nicht gleich, da entwickeltere Volkswirtschaften über mehr Ressourcen zur Emissionsbekämpfung verfügen. Aber letztendlich spielt das keine große Rolle. Das Problem ist global, und die Lösung wird es auch sein.
Es ist möglich, dass die Gletscher und Eisflächen der Welt einen Wendepunkt haben. Vielleicht haben wir ihn bereits erreicht. „Der Mensch hat bereits so viel Kohlendioxid freigesetzt, dass wir in jedem Gletschersystem der Welt tiefgreifende Veränderungen beobachten“, sagte MacAyeal. „Viele von ihnen haben wahrscheinlich einen Wendepunkt, an dem das System auch dann noch zusammenbrechen würde, wenn wir morgen weltweit aufhören würden, Kohlendioxid auszustoßen. Und wir sind derzeit nicht in der Lage zu sagen, dass wir diese Punkte nicht bereits überschritten haben.“
Die Entwicklung des detaillierten Ansatzes, den die Autoren empfehlen, wird einige Zeit in Anspruch nehmen. Wenn wir derartige Lösungen umsetzen, wird es einige Zeit dauern, bis sich Vorteile zeigen. Während diese Zeit vergeht, werden die Eisschichten weiter schmelzen und der Meeresspiegel weiter steigen. Es herrscht Panik, aber diese kann unsere Entscheidungen nicht beeinflussen. „Ohne Forschung können wir nicht wissen, ob es praktikable Interventionen gibt“, schreiben die Autoren. Ohne Forschung können wir auch nicht wissen, ob es Wendepunkte gibt.
Dies ist ein weiterer bekannter Refrain von Wissenschaftlern, einer in einer langen Reihe von Refrains, die zunächst unbeachtet blieben und angesichts dringlicherer, kurzfristigerer Probleme beiseite geschoben wurden. Wir haben Zeit verschwendet und müssen aufhören, noch mehr Zeit zu verschwenden. „Ohne die parallele praktische Planung, Entwicklung und Beratung wird es zu einer unzumutbaren Verzögerung der Maßnahmen kommen, sollte es eine Lösung geben“, erklären die Autoren.
Sie prophezeien eine groß angelegte Ausweitung der wissenschaftlichen und technischen Erforschung der Gletscher sowie der Maßnahmen, die wir ergreifen können, um ihr Schmelzen zu verlangsamen.
„Wir schlagen ein so ehrgeiziges Programm vor, weil wir die Prüfung von Optionen zur Reduzierung des Meeresspiegelanstiegs durch das Abschmelzen der Eisschichten als globale Notwendigkeit betrachten“, schreiben sie.
„Unser Argument ist, dass wir jetzt mit der Finanzierung dieser Forschung beginnen sollten, damit wir später nicht panische Entscheidungen treffen müssen, wenn uns das Wasser bereits bis an die Knöchel reicht“, sagte MacAyeal.
Mehr Informationen:
Gletscherklimaintervention: Eine Forschungsvision. climateengineering.uchicago.ed … -Forschungsvision.pdf